研究人体健康无线体域网WBAN人体健康指标实时监测体系

论文导读：
摘 要： 在此介绍一种便携式的人体健康指标实时监测系统，该系统以无线体域网（WBAN）构建网络，以MSP430单片机为核心，采用NELLCOR公司的指夹式血氧探头改造后采集血氧及脉搏信号，采集的信号经单片机处理后通过cc2530ZigBee模块定时发送到液晶屏上进行显示。当人体数据超标时可通过GPRS模块以发短信方式发到指定手机上。此系统所采用设备可便携在人体，体积小，测量精度较高。此系统可对人体数据实时监控与远程监控。
关键词： MSP430单片机； CC2530ZigBee模块； GPRS模块； 指夹式血氧探头； 体域网
1004?373X（2013）18?0128?03
0 引 言
随着社会经济的发展及科技的进步，老年人群对医疗器械的测量精度和使用方便度的要求日益提高。对人体血氧、脉搏的检测可直接反应一些人体的健康状况，也是医院中对一些病人必须实时检测的数据。但传统人体检测仪体积较大、连线较多，病人携带起来极不方便，且无法让远处的医护人员及家人得知病人的安全情况。为此，笔者设计一款基于无线体域网（Wireless Body Area Network，WBAN）的可随身携带的人体数据实时检测系统。无线体域网（Wireless Body Area Network，WBAN）是附着在人体身上的一种网络，由一套小巧可移动、具有通信功能的传感器和一个身体主站（或称BAN协调器）组成。目前WBAN仍处于早期发展阶段，在低功耗、传感器测量精度、数据安全性等方面存在一些挑战。国际上已经开展了对WBAN的广泛研究，然而多数论述了WBAN的实现框架，而对其具体实施方案提及不多，本文着重对系统的实现具体方案给出了较为详尽的描述。
1 系统设计方案及原理

1.1 系统设计方案

血氧探头的核心由两个发光二极管与一个光敏二极管构成，人体的信息包含在光敏二极管的接收到的光强之中，设计一个电流电压变换电路将采集的电流转化为电压数据传送给单片机进行ADC采样。数据经处理后通过CC2530ZigBee模块传递给液晶屏进行显示[3]，数据超标时，数据发送给GPRS模块发送短信给监护人。

1.2 系统原理

原理框图如图1所示[4]。

1.3 数据采集原理

1.3.1 简 述

无创人体血氧饱和度、脉搏的检测主要是以朗伯——比尔定律为基础，利用近红外光谱吸收光光度测定原理[5]。人体的血液可看作是含有多种物质的溶液，由于溶液中不同成分对光的吸收率不同，通过测量穿过溶液的不同光线衰减程度就可以计算出溶液中各成分的含量，利用这一方法就可以计算出人体血液中氧合血红蛋白和还原血红蛋白的含量，由此可计算出人体血氧饱和度的数值，而脉搏的频率信息也包含在随血液波动的周期性光强变化中。

1.

3.2 朗伯?比尔定律

2 硬件电路[6]

2.1 电流电压转换电路

2.2 LED驱动电路

2.3 [12VCC]参考电压电路

2.4 40 dB直流耦合放大电路

2.5 20 dB交流耦合放大电路

2.6 低通滤波电路

2.7 比较整形电路

4 结 语
本文介绍了一种供老年人使用的便携式医疗监控系统。该系统以MSP430单片机[9?10]为核心，使用高精度传感器采集人体血氧、体温信号，由ZigBee模块构建起体域网[11]，并可通过摘自：毕业论文格式字体www.7ctime.com
发短方式实现远程报警。此系统携带方便、功耗低、测量精度高，对医院传统人体测量仪器具有可替代作用，易于推广，具有广阔商业前景。
参考文献
张青春，邹卫霞，李斌，等.医疗体域网研究进展[J].中国医疗器械杂志，2012，36（2）：114?117.
陈安宇.医用传感器[M].北京：科学出版社，2008.
[3] 无线龙科技集团.ZigBee无线网络原理[M].北京：冶金工业出版社，2011.
[4] 李继灿.微机原理与接口技术[M].北京：清华大学出版社，2011.
[5] 安亮.基于MSP430的血氧检测系统的研究[D].济南：山东大学，2009.
[6] 胡斌，吉玲，胡松.电子工程师必备：九大系统电路[M].北京：人民邮电出版社，2012.
[7] 孙肖子.模拟电子电路技术基础[M].北京：论文导读：，2008.秦龙主.MSP430单片机常用模块与综合系统实例精讲.北京：电子工业出版社，2007.沈建华，杨艳秦.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践.北京：北京航空航天出版社，2008.曹巧媛.ZigBee无线网络技术入门与实践.北京：北京航空航天大学出版社，2007.上一页12
电子工业出版社，2008.
[8] 窦振中.基于单片机的嵌入式系统工程设计[M].北京：中国电力出版社，2008.
[9] 秦龙主.MSP430单片机常用模块与综合系统实例精讲[M].北京：电子工业出版社，2007.
[10] 沈建华，杨艳秦.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践[M].北京：北京航空航天出版社，2008.
[11] 曹巧媛.ZigBee无线网络技术入门与实践[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.